Disoluciones, Ácidos y Bases: Conceptos y Propiedades Clave

Disoluciones: Tipos y Características

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. En el contexto de la química, a menudo nos referimos a disoluciones acuosas, donde el agua es el solvente.

Tipos de Disoluciones según su Concentración

• Disolución salina fisiológica: Disolución de NaCl al 0.90% (0.15 M).
• Disolución isotónica: La concentración es la misma dentro y fuera de la célula (salina al 0.9%).
• Hipotónica: (salina al 0.2%) Las células se hinchan conforme el agua pasa al interior de la célula.
• Hipertónica: (salina al 1.6%) El agua sale de las células causando su crenado (contracción).

Ósmosis y Ósmosis Inversa

La ósmosis es el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable desde una región de mayor concentración de agua a una de menor concentración de agua. La ósmosis inversa es el proceso opuesto, donde se aplica presión para forzar el paso del solvente a través de la membrana en la dirección contraria. Un ejemplo práctico es la obtención de agua potable a partir de agua de mar.

Ácidos: Definición y Propiedades

La palabra ácido deriva del latín acidus (agrio, acre) y acetum (vinagre).

Propiedades de los Ácidos

1. Sabor agrio.
2. Cambian el papel tornasol de azul a rojo.
3. Reaccionan con metales como el zinc y el magnesio para producir hidrógeno.
4. Reaccionan con hidróxidos para producir agua y sal.
5. Reaccionan con carbonatos para producir dióxido de carbono.
6. Generan iones hidrógeno (H⁺).

Bases: Definición y Propiedades

Una base es una sustancia que libera iones hidróxido (OH^-) en una disolución acuosa.

Propiedades de las Bases

1. Sabor amargo o cáustico.
2. Sensación al tacto resbaladiza.
3. Cambian el papel tornasol de rojo a azul.
4. Interactúan con los ácidos para formar agua y una sal.

Disoluciones alcalinas: Disoluciones acuosas de las bases.

Teorías Ácido-Base

Definición de Arrhenius

• Ácido: Sustancia que contiene hidrógeno y que produce iones hidrógeno en disolución acuosa.
• Base: Sustancia que contiene hidróxido y produce iones hidróxido en disolución acuosa.

Definición de Bronsted-Lowry

• Ácido: Donador de protones (H⁺).
• Base: Aceptor de protones (H⁺).

Definición de Lewis

• Ácido: Cualquier especie que se enlaza a un par de electrones no compartido (aceptor de un par de electrones).
• Base: Cualquier especie que tiene un par de electrones no compartidos (donador de un par de electrones).

Sales, Electrólitos y No Electrólitos

Las sales pueden considerarse compuestos derivados de ácidos y bases. Son generalmente cristalinas y tienen altos puntos de fusión y ebullición.

Los electrólitos producen iones en disolución, mientras que los no electrólitos no lo hacen. Ejemplos:

• Electrólitos: HCl, NaOH.
• No electrólitos: O₂, H₂O.

Arrhenius descubrió que una disolución conduce la electricidad debido a que el soluto se disocia en partículas con carga eléctrica (iones) inmediatamente después de disolverse.

Los ácidos, las bases y las sales son electrólitos. El agua es un electrólito muy débil.

• Electrólitos fuertes: NaOH, KOH.
• Electrólitos débiles: HF, HClO.

pH: Medida de la Acidez y Basicidad

La ionización del agua a 25°C produce una concentración de iones H⁺ de 1.0 × 10^-7 mol/L y de iones OH^- de 1.0 × 10^-7 mol/L.

pH = -log [H⁺]

El pH es una medida de la acidez o basicidad de una disolución:

• pH < 7: Disolución ácida.
• pH = 7: Disolución neutra.
• pH > 7: Disolución básica.

Fuerza impulsora: En una reacción de neutralización, es la capacidad del ión H⁺ y del ión OH^- para reaccionar y formar una molécula de agua.